[发明专利]一种嵌入式复合型材料及其制备设备、制备方法

说明书

一种嵌入式复合型材料及其制备设备、制备方法，其中嵌入式复合型材料由若干的熔喷纤维和和若干的纳米纺丝纤维呈网状交织复合而成，相邻的所述熔喷纤维之间夹设有所述纳米纺丝纤维，相邻的所述纳米纺丝纤维之间夹设有所述熔喷纤维，且所述熔喷纤维与所述纳米纺丝纤维的线径不同，其中，所述熔喷纤维由熔喷材料经熔喷形成，所述纳米纺丝纤维由纺丝溶液经静电纺丝形成。本发明制备的嵌入式复合型材料由粗细不同的熔喷纤维和纳米纺丝纤维交错结合成网，具有高过滤效率和低阻力的效果；熔喷纤维和纳米纺丝纤维不是单纯的层叠，即非直接在熔喷纤维上覆盖纳米纺丝纤维，而是相互交叉嵌入式结合，使得表面积进一步增大。

技术领域

本发明涉及滤材设计及加工领域，具体涉及一种嵌入式复合型材料及其制备设备、制备方法。

背景技术

传统的熔喷机，通过熔融PP材料，使用计量泵进行输送材料，再利用喷丝板进行喷丝，所得熔喷纤维线径为10-20μm，因线径较大，颗粒物过滤效率不高，只能通过静电驻极来提升材料的过滤效率。此外，对静电驻极的能力要求较高，因材料的静电容易流失，易造成材料失效，造成加工成本高，且制备的材料适用范围有限，不能应用于工业过滤方向。

传统工艺中，还有采用熔喷机与电纺丝装置相结合的方式来改善产品性能，如图1所示，熔喷纤维通过驻极处理后，再利用静电纺丝装置在熔喷纤维的表面覆盖至少一层纳米纺丝纤维，该方式虽然能提升颗粒物的过滤效率，但因为两种材料不能有效的交叉嵌入，只是简单的层叠，材料的阻力便会大大增加。

发明内容

基于此，本发明提供了一种嵌入式复合型材料及其制备设备、制备方法，以解决现有工艺生产的熔喷纤维与纳米纺丝纤维只能简单层叠，不能交叉嵌入，从而导致性能不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种嵌入式复合型材料，所述嵌入式复合型材料由若干的熔喷纤维和和若干的纳米纺丝纤维呈网状交织复合而成，相邻的所述熔喷纤维之间夹设有所述纳米纺丝纤维，相邻的所述纳米纺丝纤维之间夹设有所述熔喷纤维，且所述熔喷纤维与所述纳米纺丝纤维的线径不同，其中，所述熔喷纤维由熔喷材料经熔喷形成，所述纳米纺丝纤维由纺丝溶液经静电纺丝形成。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述熔喷纤维的线径为10-20μm，所述纳米纺丝纤维的线径为100-150nm。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述熔喷材料为PP或PET材料，所述纺丝溶液为由PAN或PVDF配置的溶液。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种嵌入式复合型材料的制备设备，用于制备上述任一项所述的嵌入式复合型材料，其特征在于，包括：

熔喷模头，用于在高压气流的作用下将熔融状态的流体熔喷材料吹散为线径10-20μm的熔喷纤维；

纺丝模头，设置在所述熔喷模头的旁边，用于在高压电场的作用下将纺丝溶液克服本身重力并被电场拉伸成线径100-150nm的纳米纺丝纤维；以及

流水线式传送带，设置在所述熔喷模头和纺丝模头的下方，所述流水线式传送带上具有负极区，所述熔喷模头的出丝孔与所述纺丝模头的出丝孔均朝向所述负极区，所述熔喷模头产生的熔喷纤维和所述纺丝模头产生的纳米纺丝纤维在所述负极区交织复合成型，以制得嵌入式复合型材料。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述流水线式传送带的下方设有接地的负极板，所述流水线式传送带上与所述负极板相对应的区域为所述负极区，或者所述流水线式传送带上贴附接地的铜箔，所述流水线式传送带上具有所述铜箔的区域为所述负极区。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述熔喷模头的前端连接有流体输送装置，所述流体输送装置的前端连接有流体挤压装置，所述流体挤压装置的前端连接有加热装置，所述加热装置用于将熔喷原材料加热成熔融状态，所述流体挤压装置用于将熔融状态的熔喷材料挤压成流体状输送给流体输送装置，所述流体输送装置用于将流体熔喷材料定量输送给熔喷模头，所述流体输送装置带有计量泵。